[发明专利]热风加热试验装置温度跟踪保护控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

    本发明属于石油仪器高温高压测试技术领域，具体涉及一种热风加热试验装置温度跟踪保护控制系统及其控制方法。

背景技术

试验用高温超高压试验装置用来模拟地层环境的温度、压力等参数，对工作于类似地层环境的仪器行性能进行检测试验，广泛应用于石油、化工、煤炭、兵器、航天等领域。采用电热风加热方式的试验装置，相比感应加热或导热油循环加热方式，具有节能效率、安全环保、运行可靠的优点。

热风加热试验装置中的超高压容器（高压釜）在承压大于150MPa情况下，釜壁承受温度不能超过计算限定温度，且釜内外温差不能太大，否则影响高压釜的整体性能甚至损坏。而电热风加热方式是通过釜壁换热和厚壁釜传导传热的方式加热釜内的试验介质，因此整体加热效率受限，温度控制既要保证釜体安全，又要快速稳定地保证釜内达到试验目标温度，成为高温超高压试验装置的温度控制难题。通过人为干预控制模式会因时机不恰当、力度不合适等因素，造成控制误差大、加热时间长、操作失误多等问题，高温高压联合试验较难顺利进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种热风加热试验装置温度跟踪保护控制系统及其控制方法，能够有效解决釜体安全与升温速度之间的矛盾，保证釜体安全前提下实现快速升温和精确控温。

本发明所采用的技术方案是：

热风加热试验装置温度跟踪保护控制系统，设置有高压釜和炉膛热风加热装置，其特征在于：

所述高压釜的釜内部分与釜内温度检测单元、釜内温度设定器、釜内温度控制器、内外控切换开关和加热电源功率调整装置组成釜内温度控制系统；

所述高压釜的釜壁部分与釜壁温度检测单元、釜壁温度设定器、釜壁温度控制器、内外控切换开关和加热电源功率调整装置组成釜壁温度控制系统。

所述釜内温度控制器和釜壁温度控制器之间设置有跟踪控制切换开关。

所述釜内温度检测单元和釜壁温度检测单元均包含有温度传感器和变送器。

所述加热电源功率调整装置由断路器、熔断器、接触器、功率调整装置组成，通过铜排或电缆与炉膛加热体连接。

所述炉膛热风加热装置由循环风机、阀门管道、加热体、导流筒组成，通过对流传导方式加热高压釜。

所述的热风加热试验装置温度跟踪保护控制系统的控制方法，其特征在于：

控制系统的跟踪控制切换开关配合内外控切换开关，可产生釜内-釜壁双回路温度跟踪保护控制系统，实现三种控制模式：

（1）釜壁单回路温控系统：

内外控切换开关与跟踪控制切换开关均为低电平，产生釜壁单回路温控系统，由釜壁温度直接控制加热电源功率调整装置的功率输出；

（2）釜内单回路温控系统：

内外控切换开关和跟踪控制切换开关分别为高电平和低电平时，产生釜内单回路温控系统，由釜内温度直接控制加热电源功率调整装置的电能输出；

（3）釜内-釜壁双回路温控系统：

内外控切换开关与跟踪控制切换开关分别为低电平和高电平时，产生釜内-釜壁双回路温度跟踪保护控制系统，由釜内、釜壁温度控制器共同作用，根据釜内目标试验温度的设定值，实现釜内、釜壁温度跟踪保护的控制功能。

所述的跟踪控制切换开关连接釜内温度控制器的控制输出和釜壁温度控制器外部给定输入，釜内温度控制器遥控釜壁温度控制器，釜壁温度控制器跟踪釜内温度控制器的控制输出，实现釜壁温度控制器设定值的自校正。

本发明具有以下优点：

本发明根据风加热高温超高压试验装置的传热方式和系统特性，将热风加热装置的炉膛热风循环温度测控系统划分为釜内温控系统和釜壁温控系统两个控制回路独立、执行回路关联的双回路温控系统，通过控制切换开关实现釜内温度控制器对釜壁温度控制器的遥控，使釜壁温度控制器跟踪釜内温度控制器的控制输出，完成釜壁温度控制器设定值自校正功能，使釜壁温度在计算限定温度范围内并保证釜体安全的前提下，釜壁温控回路根据釜内试验目标温度自动调节加热电源功率调整装置的输出功率，以最快速度按照试验要求对釜内试验温度进行精确控制。依据本发明方案，能够有效解决釜体安全与升温速度之间矛盾，实现釜体安全快速升温和精确控温的总体目标，且能够有效解决炉膛升温速度过快、超调大不易控制，釜内试验温度稳定性差等问题。 

附图说明

图1为本发明原理组成框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。